MicroCHP ( Combined micro-sources of thermal and electrical energy ) är en variant av den för närvarande utbredda idén om kraftvärmeenergi för en-/flerfamiljshus och små kontorsbyggnader.
Eftersom konsumenterna i de flesta fall samtidigt behöver två typer av energi: termisk och elektrisk , har kombinerade värmekraftverk ( CHP ), även kallade "kraftvärme", uppstått. Genom att dra fördel av det faktum att alla system för produktion av elektrisk energi baserade på bränsleförbränning har maximal effektivitet under förhållanden som dikteras av termodynamikens lagar , använder CHPP den så kallade värmekällan som värmekälla. spillvärme från processen att generera elektrisk energi. Spillvärme förs bort av förbränningsgaser, som fullt ut kan ge uppvärmning till system med lågtemperaturbehov. Spillvärme kan också användas för att producera ytterligare el i en kombinerad cykel , men det är inte alltid praktiskt. Som sådana åtnjuter kraftvärmeverk en ständigt ökande popularitet i industrisamhället eftersom de kan förbättra den övergripande energieffektiviteten för bränsleanvändning.
Till exempel, i rent genererande system som konventionella kraftverk som levererar el till konsumenterna, levereras endast cirka en tredjedel av den potentiella värmen från den primära energikällan ( kol , naturgas eller uran ) till konsumenten, trots att effektiviteten kan vara något lägre i äldre anläggningar och betydligt högre för nya. Däremot omvandlar kraftvärmeverk vanligtvis minst två tredjedelar, och ofta upp till 90 %, av värmen från en primär energikälla till användbara energiformer som elektricitet , ånga , varmvatten eller uppvärmning . Även om industrin drar stor nytta av kraftvärme, fungerar några av funktionerna som gör dem attraktiva för industrin som ett hinder för individuell användning av denna teknik.
De allra flesta kraftvärmesystem använder naturgas som bränsle. Detta beror på dess billighet (även om priset har stigit de senaste åren), renligheten i förbränningen, dess tillgänglighet i många områden och dess lätthet att transportera genom redan lagda rörledningar till många hem. Dessutom kan naturgas förbrännas i gasturbiner , som används i de flesta stora och små kraftvärmeverk, på grund av deras höga effektivitet, ringa storlek, rena förbränning och minimala driftskostnader. Dessutom fungerar gasturbiner designade med folielager och luftkylning utan oljesmörjning och kylmedel. Slutligen utnyttjas vanligtvis spillvärmen från gasturbinernas förbränningsprodukter i dem, medan spillvärmen från huvudalternativet för små system - kolvmaskiner - fördelas mellan deras användnings- och kylsystem.
Effekten av kraftvärme, särskilt mindre för bostäder och småföretag, kommer att öka i framtiden om naturgaspriserna fortsätter att stiga. Även om spillvärme från kraftverk som använder biomassa , solenergi , kol , diesel , andra tunga oljeprodukter och kärnenergi som energikälla kan användas för kraftvärme, är sådana energikällor mindre lämpliga, svårare att transportera, dyrare för hushållsbruk och , när det gäller atomenergi, är opraktiska och osäkra. Med undantag för kärn- och solenergi brinner dessa bränslen betydligt mindre rent än naturgas och kräver betydligt dyrare föroreningskontroll. Slutligen, av alla listade kan endast dieselbränsle användas i gasturbiner och kolvmotorer, vars låga kostnad, ringa storlek och effektivitet gör dem till valet för små kraftvärmeverk.
Den viktigaste skillnaden mellan mikrokraftvärme och deras storskaliga släktingar ligger i driftsätten. I de flesta fall producerar industriella kraftvärmeverk i första hand el, med värme som biprodukt. Däremot tillgodoser mikrokraftvärmeverk, som är verksamma i bostäder och små kommersiella byggnader, värmeenergibehov genom att generera el som en biprodukt. På grund av detta speciella driftsätt och fluktuationer i elförbrukningen för strukturer som tenderar att använda mikrokraftvärmeverk (bostadsbyggnader och små kommersiella byggnader), kommer mikrokraftvärmeverk ofta att generera el i större mängder än vad konsumenten behöver.
Idag är mikrokraftvärmeanläggningar attraktiva för konsumenter på grund av "net-metering"-modellen ("generation-and-resale"), där den genererade energin, som överstiger den momentana egna efterfrågan, realiseras i kraftsystemet . De huvudsakliga förlusterna i samband med överföring från källan till konsumenten kommer vanligtvis att vara mindre än förlusterna vid lokal energilagring eller produktion med mindre än toppeffekt. Så rent tekniskt är modellen "nettomätning" mycket effektiv.
En annan positiv aspekt av denna modell är att den är väldigt lätt att konfigurera. Konsument elmätare kan registrera utgående ström lika enkelt som ström som förbrukas av ett hem eller företag. I huvudsak registrerar de den "netto" mängden energi som förbrukas av ett hem/kontor. Kraftsystem med relativt små mikrokraftverk kräver inga strukturella förändringar. I USA kräver federal lag (liksom många statliga bestämmelser) elnätsoperatörer att kompensera alla för den kraft de återför till elnätet. Ur nätoperatörernas synvinkel utgör dessa krav en operativ, teknisk och administrativ börda. Som ett resultat av detta kompenserar de flesta nätoperatörer icke-industriella energiproducenter i mindre eller lika stor utsträckning än de säljer den till sina konsumenter. Kompensationssystemet kan vid första anblicken tyckas vara nästan rättvist, det innebär bara för konsumenterna en minskning av kostnaden för ej köpt allmännyttig energi jämfört med operatörernas verkliga kostnad för produktion och tjänster. Från mikrokraftverksoperatörernas synvinkel är modellen "nettomätning" inte idealisk.
Hittills är modellen "nettomätning" en mycket effektiv mekanism för att använda överskottsenergin som genereras av mikrokraftverket. Hon är inte utan kritik. Kritikernas huvudargument: det första är att medan den huvudsakliga genereringskällan för kraftsystem är stora kommersiella generatorer, "dumpar" generatorer med "nettomätning" energi i nätet slumpmässigt och oförutsägbart. Effekten är dock försumbar om bara en liten del av konsumenterna genererar el och var och en av dem genererar en relativt liten mängd energi. När ugnen eller värmaren är påslagen tillförs ungefär samma mängd el från nätet som en hemgenerator producerar. Om andelen hushåll med elsystem ökar kan deras bidrag till energisystemet bli betydande. Då kan samordning av genereringssystem i bostäder och underhåll av nätet bli nödvändigt för stabil drift och förebyggande av dess skador.
Mikrokraftvärmeverk är baserade på flera olika teknologier:
Storbritannien är för närvarande den mest utvecklade marknaden för mikrokraftvärme i Europa och förmodligen världen. Den uppskattades till cirka 1 000 mikrokraftverk från och med 2002. Främst Whispergen ( Stirling-motorer ) och Senertec Dachs ( fram- och återgående motorer ). Marknaden stöds av regeringen genom lagstiftning. Viss statlig forskning har fått medel genom Energy Saving Trust och Carbon Trust , gemenskapsregeringen stöder också energieffektivitet i Storbritannien. Den 7 april 2005 sänkte den brittiska regeringen momsen från 17,5 % till 5 % för mikrokraftvärmeverk, för att stödja efterfrågan på denna teknik på bekostnad av befintliga, mindre miljövänliga. Momssänkningen på 12,5 % har varit en effektiv subvention för mikrokraftvärmeverk mot konventionella system, vilket kommer att hjälpa dem att bli mer konkurrenskraftiga och kommer att avsevärt öka enhetsförsäljningen i Storbritannien. [1] Av de 24 miljoner hushållen i Storbritannien funderar mellan 14 och 18 miljoner på att utrusta sin egen mikrokraftvärme.